Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,006

ДИСБАЛАНС В СИСТЕМЕ ЦИТОКИНОВ И НЕЙРОПЕПТИДОВ У ПАЦИЕНТОВ С НЕЙРОДЕГЕНЕРАЦИЕЙ СЕТЧАТКИ ПРИ ДИАБЕТИЧЕСКОЙ РЕТИНОПАТИИ

Ручкин М.П. 1, 2 Маркелова Е.В. 2 Федяшев Г.А. 2, 1 Бутанаева М.С. 2
1 ООО "Приморский центр микрохирургии галаз"
2 ФГБОУ ВО «Тихоокеанский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Цель исследования – определить уровень интерлейкина-1 бета (IL-1), фактора некроза опухоли альфа (TNF-), интерлейкина-10 (IL-10), белка S100B, фактора роста нервов (NGF) и мозгового нейротрофического фактора (BDNF) в сыворотке крови у пациентов с нейродегенерацией сетчатки на фоне сахарного диабета 2-го типа. В основную группу исследования включены 80 пациентов с СД 2-го типа. При помощи оптической когерентной томографии (ОКТ) была выделена группа без нейродегенерации сетчатки (группа 1) и группа с нейродегенерацией сетчатки (группа 2). Уровень исследуемых параметров в сыворотке крови определяли методом сэндвич-варианта твердофазного иммуноферментного анализа. В группе 2 выявлены достоверно (p<0,05) высокие уровни IL-1, S100B, NGF и дефицит IL-10 и BDNF в сравнении с контролем и группой 1. TNF- был повышен в группах 1 и 2 в сравнении с контролем. Получены корреляции между цитокинами и нейропептидами, а также выявлена их взаимосвязь с морфологическими признаками нейродегенерации сетчатки. Настоящее исследование показало, что у пациентов с СД 2-го типа и признаками нейродегенерации сетчатки имеется дисбаланс в системе цитокинов и нейропептидов, что свидетельствует о роли нейровоспаления в гибели нейронов.
диабетическая ретинопатия
сахарный диабет
нейровоспаление
нейродегенераци
цитокины
1. Демидова Т.Ю., Кожевников А.А. Диабетическая ретинопатия: история, современные подходы к ведению, перспективные взгляды на профилактику и лечение // Сахарный диабет. 2020. Т. 23. № 1. С. 95-105. DOI: 10.14341/DM10273.
2. Ручкин М.П., Кувшинова Е.Р., Федяшев Г.А., Маркелова Е.В. Нейродегенерация сетчатки у пациентов с сахарным диабетом 2 типа // Тихоокеанский медицинский журнал. 2020. № 3. С. 62-64. DOI: 10.34215/1609-1175-2020-3-62-64.
3. Ручкин М.П., Еремеева Л.В., Маркелова Е.В., Федяшев Г.А. Роль дисбаланса системы матриксных металлопротеиназ в индукции нейродегенерации сетчатки при диабетической ретинопатии // Современные проблемы науки и образования. 2022. № 1. [Электронный ресурс]. URL: https://science-education.ru/article/view?id=31427 (дата обращения: 01.09.2022).
4. Soni D., Sagar P., Takkar B. Diabetic retinal neurodegeneration as form of diabetic retinopathy. International Ophthalmology. 2021. vol. 41. no. 9. P. 3223-3248. DOI: 10.1007/s10792-021-01864-4.
5. Li X., Yu Z.W., Li H.Y., Yuan Y., Gao X.Y., Kuang H.Y. Retinal microglia polarization in diabetic retinopathy. Visual Neuroscience. 2021. vol. 38. E006. [Электронный ресурс]. URL: https://www.cambridge.org/core/journals/visual-neuroscience/article/abs/retinal-microglia-polarization-in-diabetic-retinopathy/7ADD02890CEB6B09F3AB01E0397E7E16 (дата обращения: 01.09.2022). DOI: 10.1017/S0952523821000031.
6. Nichols M., St-Pierre A., Wendeln A. Inflammatory mechanisms in neurodegeneration. Journal of neurochemistry. 2019. vol. 149. no. 5. P. 562-581. DOI: 10.1111/jnc.14674.
7. Michetti F., D’Ambrosi N., Toesca A. The S100B story: from biomarker to active factor in neural injury. Journal of neurochemistry. 2019. vol. 148. no. 2. P. 168-187. DOI: 10.1111/jnc.14574.
8. Afarid M., Namvar E., Sanie-Jahromi F. Diabetic retinopathy and BDNF: a review on its molecular basis and clinical applications. Journal of ophthalmology. 2020. vol. 2020. P. 1602739. DOI: 10.1155/2020/1602739.
9. Mysona B.A., Matragoon S., Stephens M., Mohamed I.N., Farooq A., Bartasis M.L., Fauda A.Y., Shahab A.Y., Espinosa-Heidmann D.G., El-Remessy M.L. Imbalance of the nerve growth factor and its precursor as a potential biomarker for diabetic retinopathy. BioMed research international. 2015. vol. 2015. P. 1-12. DOI: 10.1155/2015/571456.
10. Pfeiler S., Winkels H., Kelm M. IL-1 family cytokines in cardiovascular disease. Cytokine. 2019. vol. 122. P. 154215. DOI: 10.1016/j.cyto.2017.11.009.

Высокий уровень заболеваемости и распространенности диабетической ретинопатии (ДР), а также риск снижения и потери зрения у таких больных определяют актуальность исследования данной патологии не только с клинической стороны, но и со стороны вклада различных факторов в механизм ее развития [1]. В наших прошлых работах мы показали, что ДР можно рассматривать не только как сосудистое заболевание, но и как состояние, в котором нейродегенеративные изменения сетчатки играют важную роль [2, 3]. Нейродегенерация при ДР отрицательно влияет на зрительные функции и может увеличить риск потери зрения [4]. Патогенез повреждения нейронов сетчатки при СД является многофакторным, и хроническое нейровоспаление играет в нем одну из ключевых ролей.

Перманентное повышение уровня глюкозы крови при СД вызывает изменение гомеостаза в сетчатке, что приводит к изменению функционирования клеток микроглии и их трансформацию из нейропротекторного (М2) в провоспалительный (М1) фенотип [5]. Это приводит к излишней продукции различных цитокинов, в первую очередь IL-1b и TNF-a, которые обладают мощным провоспалительным действием и приводят к развитию длительного неинфекционного нейровоспаления [6].

Нейровоспаление может поддерживаться дисбалансом между про- и противовоспалительными цитокинами, что вызывает изменение выработки нейроспецифических белков, необходимых для поддержания жизнедеятельности нейронов [6]. К основным нейропептидам, которым отводят большую роль в развитии различных нейродегенеративных заболеваний, относят белок S100B, фактор роста нервов (NGF) и мозговой нейротрофический фактор (BDNF). Белок S100B используется как маркер повреждения нервной ткани, а также при высоких концентрациях может непосредственно вызывать гибель нервных клеток [7]. NGF и BDNF, напротив, относят к нейротрофическим факторам, которые обеспечивают адаптацию нейронов к повреждающим агентам [8, 9].

Изучение взаимосвязи между системой цитокинов и нейропептидами и их влияния на морфологические признаки нейродегенерации сетчатки при диабетической ретинопатии позволит раскрыть роль нейровоспаления в этом процессе. Также исследование поможет выявить потенциальные диагностические маркеры риска развития и прогрессирования нейродегенерации сетчатки у пациентов с сахарным диабетом.

Цель исследования – определить уровень интерлейкина-1 бета (IL-1b), фактора некроза опухоли альфа (TNF-a), интерлейкина-10 (IL-10), белка S100B, фактора роста нервов (NGF) и мозгового нейротрофического фактора (BDNF) в сыворотке крови у пациентов с нейродегенерацией сетчатки на фоне сахарного диабета 2-го типа.

Материл и методы исследования

В настоящем исследовании приняли участие 80 пациентов с подтвержденным у эндокринолога диагнозом СД 2-го типа, из них 46 женщин и 34 мужчины в возрасте от 44 до 74 лет. Средняя длительность СД составила 7,5 года, всем пациентам в качестве терапии были назначены пероральные сахароснижающие препараты. С целью получения более достоверных результатов были разработаны критерии исключения: заболевания сетчатки, зрительного нерва и зрительного пути, глаукома, непрозрачность оптических сред глаза, острые общие и глазные инфекционные заболевания, аутоимунные заболевания, обострение хронических заболеваний, психические расстройства, беременность и период лактации. Для характеристики офтальмологического статуса всем пациентам была проведено стандартное обследование, которое включало: визометрию, тонометрию, биомикроскопию и офтальмоскопию в условиях медикаментозного мидриаза. Для диагностики нейродегенеративных изменений всем пациентам провели оптическую когерентную томографию (ОКТ) на аппарате RTVue-100 (Optovue, США). При помощи протокола GCC определили объем фокальных потерь ганглиозных клеток сетчатки (FLV), и на основании его результатов пациенты были разделены на 2 группы. В первую группу вошли 22 пациента без ОКТ-признаков нейродегенерации сетчатки (объем FLV был в пределах значений нормативной базы прибора), во вторую вошли 58 пациентов с наличием ОКТ-признаков нейродегенерации сетчатки (объем FLV превышал значения нормативной базы прибора). В группу контроля были отобраны 30 практически здоровых добровольцев, сопоставимых по полу и возрасту с основной группой. У всех лиц, участвующих в исследовании, получено информированное согласие. Проведение исследования одобрено этическим комитетом ФГБОУ ВО «Тихоокеанский государственный медицинский университет».

Забор крови проводился процедурной медсестрой в утренние часы натощак путем венопункции кубитальной вены. Полученную кровь центрифугировали для получения сыворотки, которую затем замораживали и хранили в морозильной камере. Уровень IL-1b, TNF-a, S100B, NGF, BDNF в сыворотке крови определяли с помощью специфических реактивов фирмы R&D Diagnostics Inc. (США) методом сэндвич-варианта твердофазного иммуноферментного анализа согласно прилагаемым инструкциям. Учет результатов производили с помощью иммуноферментного анализатора «Multiscan» (Финляндия). Количественную оценку измеряемых параметров выражали в пг/мл. Обследование пациентов основных групп проводили при первичном обращении и через 6 месяцев. Лиц контрольной группы обследовали однократно.

После получения результатов обследования все исследуемые параметры были внесены в электронную таблицу и сформирована база данных. Статистический анализ проводился при помощи программы SPSS Statistics 23 (IBM, США). Показатели представлены в виде медиан (Me), нижнего и верхнего квартилей (Q25;Q75), так как распределение данных отличалось от нормального. Сравнение количественных величин в несвязанных выборках осуществлялось с использованием U-критерия Манна–Уитни, для корреляционного анализа применяли ранговый коэффициент Спирмена. Различия считались достоверными при p≤0,05.

Результаты исследования и их обсуждение

Выявлено достоверное (p<0,05) повышение уровня IL-1b в сыворотке крови пациентов группы 2 в сравнении с группой 1 и контролем. Данная тенденция сохранялась на протяжении всего исследования (табл. 1).

Таблица 1

Сывороточный уровень про- и противовоспалительных цитокинов у обследуемых лиц

Показатель

Me (Q25-Q75)

Группа 1

(n=22)

Группа 2

(n=58)

Контрольная группа

(n=30)

IL-1b пг/мл первично

1,42 (1,23–1,75)

3,46 (2,2–4,89)*#

 

 

1,61 (1,37–2,18)

IL-1b пг/мл через 6 месяцев

1,46 (1,21–1,75)

3,35 (2,31–4,83)*#

TNF-a пг/мл первично

3,84 (3,34–4,97)*

3,65 (3,21–5,48)*

 

2,48 (1,37–3,47)

TNF-a пг/мл через 6 месяцев

4,02 (3,3–5,12)*

3,85 (3,32–5,01)*

IL-10 пг/мл первично

14,98 (12,55–19,36)

13,64 (11,34–17,87)*#

 

 

17,28 (13,68–22,95)

IL-10 пг/мл через 6 месяцев

15,25 (12,63–20,01)

13,46 (11,31–17,86)*#

Примечание: * – достоверная разница с контролем (p<0,05) # – достоверная разница между группами 1 и 2 (p<0,05)

Анализ содержания TNF-a в сыворотке крови показал достоверное (p<0,05) увеличение этого параметра у лиц с сахарным диабетом 2-го типа. Однако разница между группами 1 и 2 при этом отсутствовала. Через 6 месяцев были получены схожие результаты (табл. 1).

Зафиксирован достоверный (p<0,05) дефицит сывороточной концентрации IL-10 в группе 2 по сравнению с группой 1 и контролем как при первичном осмотре, так и через 6 месяцев (табл. 1).

В группе пациентов с ОКТ-признаками нейродегенерации сетчатки выявлен достоверно (p<0,05) высокий уровень белка S100B в сравнении с группой 1 и группой контроля на протяжении всего наблюдения (табл. 2).

Таблица 2

Сывороточный уровень нейропептидов у обследуемых лиц

Показатель

Me (Q25-Q75)

Группа 1

(n=22)

Группа 2

(n=58)

Контрольная группа

(n=30)

S100B пг/мл первично

43,84 (37,52–53,05)

56,83 (45,43–75,8)*#

 

 

 

41,19 (35,27–49,79)

S100B пг/мл через 6 месяцев

44,31 (37,19–52,14)

59,11 (43,26–77,37)*#

NGF пг/мл первично

10,56 (8,53–12,99)

14,77 (11,23–15,48)*#

 

10,96 (8,66–13,13)

NGF пг/мл через 6 месяцев

10,77 (8,19–12,74)

14,92 (11,21–15,96)*#

BDNF пг/мл первично

28,99 (27,18–31,82)

26,35 (24,51–29,22)*#

 

 

 

30,19 (27,38–32,14)

BDNF пг/мл через 6 месяцев

32,13 (27,11–33,23)

26,57 (24,31–29,19)*#

Примечание: * – достоверная разница с контрольной группой (p<0,05) # – достоверная разница между группами 1 и 2 (p<0,05)

Определено значимое (p<0,05) повышение уровня NGF в сыворотке крови пациентов группы 2 в сравнении с группой 1 и контрольной группой. Динамика сохранялась и через 6 месяцев (табл. 2).

Уровень BDNF был достоверно (p<0,05) понижен в группе с морфологическими признаками нейродегенерации сетчатки в сравнении с группой, где данные изменения отсутствовали, и группой контроля. Через 6 месяцев были получены схожие данные (табл. 2).

Корреляционный анализ показал следующие взаимосвязи между лабораторными и инструментальными показателями. Получена положительная корреляция между уровнем IL-1b в сыворотке крови и объемом фокальных потерь ГКС (r=0,574, p=0,003). Отрицательно коррелируют между собой уровень IL-10 в сыворотке и объем фокальных потерь ГКС (r=–0,321 p=0,02). FLV также положительно коррелировал с уровнем S100B (r=0,442 p=0,003), с уровнем NGF (r=0,396 p=0,01).

Анализ взаимосвязи между показателями системы цитокинов и нейропептидами показал следующие закономерности (табл. 3). Получена прямая связь между IL-1b и белком S100B (r=0,543, p=0,001). Положительно коррелируют IL-1b и NGF (r=0,379, p=0,03). Отрицательно коррелируют про- и противовоспалительные цитокины IL-1b и IL-10 (r=–0,357, p=0,02). Выявлена положительная взаимосвязь между NGF и S100B (r=0,371, p=0,01).

Таблица 3

Корреляции между лабораторными показателями в группе 2

Корреляция

IL-1b

TNF-a

IL-10

S100B

NGF

BDNF

IL-1b

1,0

0,132

–0,357

0,543

0,379

–0,221

TNF-a

0,132

1,0

0,161

0,176

0,061

0,092

IL-10

–0,357

0,161

1,0

0,119

0,156

0,218

S100B

0,543

0,176

0,119

1,0

0,371

–0,077

NGF

0,379

0,061

0,156

0,371

1,0

0,023

BDNF

–0,221

0,092

0,218

–0,077

0,023

1,0

Примечание: жирным шрифтом выделены значимые корреляции

Зарегистрирован дисбаланс между про- и противовоспалительными цитокинами у пациентов с нейродегенерацией сетчатки на фоне сахарного диабета 2-го типа. Высокий уровень TNF-a, IL-1b и дефицит IL-10 у больных СД 2-го типа были выявлены во многих исследованиях, что может свидетельствовать о системной активации вялотекущего воспаления [10]. Возможно, такой провоспалительный фон стимулирует переход микроглии в М1 фенотип и запускает нейровоспаление, однако нельзя исключать стимулирующую роль рецепторов к конечным продуктам гликозилирования (RAGE), которые в большом количестве образуются при хронической гипергликемии [5]. Более выраженный дисбаланс в системе цитокинов у пациентов с нейродегенерацией сетчатки в сравнении с пациентами, у которых она отсутствовала, может подтверждать роль нейровоспаления в развитии нейродегенерации. Наличие отрицательной корреляции между IL-1b и IL-10 показывает недостаток компенсаторной противоспалительной реакции.

Повышение уровня белка S100B у пациентов группы 2 может быть как маркером повреждения нервной ткани, так и медиатором, непосредственно участвующим в гибели нейронов. Это предположение связано с тем, что высокие концентрации S100B были обнаружены при многих нейродегенеративных заболеваниях и были связаны со степенью выраженности клинических проявлений [7]. Высокая концентрация NGF, возможно, является реакцией компенсации с целью повысить адаптацию нейронов в ответ на измененный гомеостаз. Однако положительная роль такой компенсации дискутабельна, так как большое количество NGF может стимулировать р75NTR-рецептор и вызывать апоптоз нейронов [9]. Дефицит BDNF в группе с ОКТ-признаками нейродегенерации сетчатки может снижать выживаемость нейронов, так как эффекты данного нейротрофина дозозависимы и низкие концентрации не могут в достаточной мере стимулировать Trk рецепторы [8]. Наличие положительной корреляции между провоспалительными цитокинами и нейробелками показывает сопряженность нейроиммунного взаимодействия и подтверждает роль нейровоспаления в процессах нейродегенерации сетчатки.

Заключение

Настоящее исследование показало, что у пациентов с СД 2-го типа и признаками нейродегенерации сетчатки имеется перманентный дисбаланс сывороточного уровня цитокинов и нейробелков. Выявленная взаимосвязь между исследуемыми параметрами, а также их корреляция с морфологическими признаками нейродегенерации сетчатки показывают связь между нейровоспалением и гибелью нейронов. Требуется дальнейшее изучение данного процесса с целью выявления иммунологических маркеров ранней диагностики и возможных точек приложения нейротрофической терапии.


Библиографическая ссылка

Ручкин М.П., Маркелова Е.В., Федяшев Г.А., Бутанаева М.С. ДИСБАЛАНС В СИСТЕМЕ ЦИТОКИНОВ И НЕЙРОПЕПТИДОВ У ПАЦИЕНТОВ С НЕЙРОДЕГЕНЕРАЦИЕЙ СЕТЧАТКИ ПРИ ДИАБЕТИЧЕСКОЙ РЕТИНОПАТИИ // Современные проблемы науки и образования. – 2022. – № 5. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=32044 (дата обращения: 27.02.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674